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人工湿地植物的选择及其配置

2018/11/13 阅读:

人工湿地是模拟天然湿地、人工建造的可控制和工程化的一种新型的污水净化处理技术[1],是由基质、植物、水体、动物、微生物等按一定方式配置成的一种复合生态系统[2]。人工湿地通过物理、化学、生物协同作用实现对污水的高效净化,获得污水处理与资源化的最佳效益,具有工艺简单、投资少、处理成本低、处理效果好、美化环境等优点,在污水处理中有着良好的应用前景[3]。人工湿地在控制污染、降解污染物、净化水质方面具有重要的功能,同时也兼具经济、生态和美学等价值。湿地植物是人工湿地的重要组成部分,不但可以吸收、降解水体中的污染物质[1,4],还能形成景观要素、美化环境[2]。但不同的湿地植物生活习性、去污能力等存在一定差异,所以湿地植物的科学选择以及合理配置是人工湿地的功能与作用得以实现的前提和基础,对污水处理效果和景观要素形成具有重要的影响,是人工湿地设计过程中必须考虑的问题[5]。适宜的湿地植物不仅可以提高污水净化效果,方便后期管理,而且能增加景观效果[6]。本文分析了人工湿地植物应用现状和存在的问题,并结合生态功能和景观美学,对人工湿地植物的选择和合理配置提出了建议,以期为人工湿地的构建及湿地植物的选择与配置提供理论参考。

1存在的问题

1.1湿地植物应用种类单一我国的湿地植物资源丰富,约有225科逾2200种[5],但目前人工湿地中已被用于污水处理且产生效果的仅有几十种[7],湿地植物应用种类较为单一,多样性低,人工湿地植物景观千篇一律,缺乏地方特色[8]。人工湿地中应用的种类绝大多数属于草本类水生植物,木本植物较为缺乏[9],常用的湿地植物有芦苇、黄菖蒲、香蒲、睡莲、荷花、再力花、梭鱼草等湿地植物,其中大多数为挺水植物,而对于净化效果较好的沉水植物应用较少。湿地植物种类较少,结构单一,导致污水净化能力有限,无法体现出湿地最大的社会效益、环境效益与经济效益。

1.2季相变化单一,冬季景观效果差景观生态价值是人工湿地的重要优势之一[7],但人工湿地植物景观营造时,对景观功能不够重视,忽略了季节的搭配,应用的水生植物绝大多数为草本类和落叶类,耐寒性较差,秋冬季死亡、枯萎或休眠[9],造成冬季湿地无景可观曰若不及时清理枯萎的残枝,还会影响景观效果,严重污染湿地公园的环境。此外,湿地植物秋冬季枯萎,对污染物的吸收减少曰而且由于缺少植物覆盖,湿地床体温度降低,影响了微生物活性[7],导致污水处理效果降低,影响人工湿地的净化效果与稳定性[8]。

1.3植物搭配不尽合理很多人工湿地进行植物景观营造时,往往注重美学上的搭配,忽略人工湿地植物的种间配置,未能将植物的净化效果和景观功能相结合,人工湿地的综合生态功能不能充分发挥。植物搭配合理、布局得当、景观优美,不仅会增加景观效果曰还能科学利用植物间的相互关系,避免了恶性竞争以及病虫害发生,有利于整个湿地内的植物更好地生长。若搭配不合理,由于对环境因子的竞争,有些植物会向环境释放化学物质,影响周围植物的生长曰甚至会诱发或加重病虫害的发生,从而影响对污水的净化效果[8]。

2建议

2.1增加湿地植物多样性选择人工湿地植物时,根据人工湿地特色,筛选出适应性强、去污效果好、景观价值高、兼具经济效益的湿地植物,丰富湿地植物种类,增加物种多样性,使湿地不仅在视觉效果上赏心悦目,而且污水处理效率提高,有利于实现湿地生态系统的自我循环。在人工湿地植物选择与配置时应注意以下几个方面。

2.1.1选择适宜的植物。湿地植物种类丰富,但不同植物的生长习性也不相同。因此,湿地植物的选择应结合当地气候、地貌、水文等条件,优先选用本土植物,做到因地制宜,将构建的人工湿地融入周围景观中[4]。慎重引入外来植物,避免引发生物入侵等安全性问题。同时,根据湿地设计要求,考虑水生植物对水位的要求以及所在水体的环境特点,选用适宜的水生植物[10]。

2.1.2选择净化效果好的植物。人工湿地是一种新型的污水净化处理技术,而湿地植物可以吸收、富集、降解水体中的污染物质,能有效地净化水体,是人工湿地系统发挥生态净化作用的重要因素之一[11],但不同湿地植物的去污能力以及净化效果均不相同。因此,在筛选水生植物时,根据湿地特色、水体污染类型及程度,选择去污力强、净化效果好的湿地植物[4],这样的水生植物在污染较重的水体可以较好的存活,并能有效去除水体中的污染物。通常根系比较发达、生物量较大的水生植物,不仅能够稳固湿地土壤、保持人工湿地生态系统的稳定性,而且能够改善微生物的生存条件、提高生物降解速度[4]。

2.1.3选择抗逆性强的植物。由于人工湿地中植物根系要长期浸泡在水中和接触浓度较高且变化较大的污染物,抗逆性较差的植物将直接影响污水净化效果[12]。因此,除了选用耐污能力强的水生植物外,还要选择一些抗逆性强渊包括抗病虫害能力、耐盐性、耐高温性以及耐寒性等冤的植物,即使在恶劣的环境下也能正常生长,保证污水净化效果和景观稳定性。此外,人工湿地中由于污染物的存在植物容易滋生病虫害,抗病虫害能力不仅直接关系植物自身的生长发育,也影响其对污水的净化效果。同时,为了兼顾景观效果和稳定性,应选择一些生命周期较长、生长稳定并易于管理的植物[10]。

2.1.4选择兼具景观价值的植物。景观生态价值是人工湿地的重要优势之一,因而可以引入园林设计理念,将人工湿地建设与营造生态园林融为一体,将污染治理与景观功能相结合。在选择植物时,不应仅仅考虑植物独有的观赏特性,而应根据湿地特色、水体污染类型及程度、植物生长特点以及生态安全性等,选择既具有观赏价值又可净化污水的湿地植物[7],可以考虑不同色彩植物之间的搭配、不同花期植物的搭配、不同层次之间的搭配等,创造赏心悦目的湿地景观环境,实现污染治理和环境美化相统一,提升生态价值、旅游价值和教育价值。

2.2加强把握植物景观时间尺度受气候、温度等多种因素的影响,冬季水生植物常会枯萎死亡或进入休眠,导致人工湿地出现功能下降、植物景观效果差的现象。因此,需加强把握植物景观时间尺度,选用一些生长周期长、生物量稳定、耐寒性强、根部比较发达的植物,注重常绿与落叶、速生与慢生植物的搭配[9],到了冬季,这些植物也能正常生长,继续发挥作用,保证污水处理系统全年处于运行状态,既节约了成本也兼顾了近期与远期的景观效果。同时,考虑到植物死亡腐烂后会向水体释放出污染物,以及植物枯萎死亡对景观造成的影响,应适当缩短植物的收割周期[13]。

2.3合理搭配湿地植物为充分发挥湿地植物的净化效果和景观价值,应注意不同植物间的合理配置,既满足生态要求,又兼顾景观效果。根据植物的生态学特性以及植物的优势地位进行植物种类之间的搭配,注意主次分明,做到种间互相补充、互惠共生曰同时又要注意层次设计,注意挺水植物、浮水植物和沉水植物之间的搭配,形成层次分明、高低错落的复层植物群落,构建色彩丰富、形态各异、层相繁杂的优美景观[14]。湿地植物的合理配置有利于动物和微生物的繁衍,减少病虫害的滋生,提高污水净化效果,还能增强低温情况下人工湿地的生态稳定性[15],使整个生态环境稳定且高效运转,最终形成稳定可持续利用的生态系统。

3结语

目前,人工湿地普遍引起人们的关注,并得以广泛应用。但随着人们生活水平的提高,将人工湿地融入到公园等休闲娱乐场所,创建多功能、多效益的人工湿地将成为一项重要研究。而湿地植物的科学选择以及合理配置是人工湿地的功能与作用得以实现的前提和基础,是人工湿地设计过程中必须思考的问题[16-17]。因此,湿地植物的选择和配置应在满足生态功能的同时,结合景观美学,构建既满足生态要求又兼顾景观功能的人工湿地景观,实现人工湿地生态功能和景观价值的有机结合。

作者:杨宝玲;胡卫霞;马爱军;刘玉华 单位:江苏农林职业技术学院风景园林学院

人工湿地植物的选择及其配置

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